基于健康度的车载控制器冗余管理方法硏究

车载控制器(CC)是负责地铁列车安全监督和运营管理的核心控制器,列车两端各安装1套车栽控制器(CC1和CC2),实现硬件冗余和软件热备。通过健康参数筛选以及优先级排序,计算得到健康度,用于判定CC的优劣性;并设计了一套切换策略,以实现主备CC无缝切换,保证车载控制器的实时性、冗余性和可靠性。     

CBTC热备冗余系统软件安全切换技术的研究与实现

城市轨道交通基于通信的列车控制(CBTC)系统中,关键控制器的热备冗余是实现系统高可用性的常用技术之一。热备冗余系统间的安全切换技术也就成为了实现系统高可用性的关键技术。阐述了热备冗余系统软件安全切换技术设计和实现阶段面临的若干技术难题,如基于软件与硬件切换的功效分析、故障切换与主动切换技术方案分析与实现等;在此基础上,提出了具体的技术解决方案。     

基于LTE的城市轨道交通综合业务承载应用研究

通过对LTE(长期演进)应用原理的描述及LTE综合承载业务需求分析,介绍了采用基于LTE技术的1.8 GHz双网(15 MHz+1.4 MHz)城市轨道交通车地无线宽带网络,来综合承载CBTC(基于通信的列车控制)、乘客信息系统、闭路电视业务和列车状态监视业务的方案。针对方案中可能存在问题提出了一套测试方案,通过测试验证了方案的可行性。测试方案验证了主备TAU(车载接入单元)能够通过车载乘客信息系统二层网络实现主备切换,且列车头尾TAU的VRRP(虚拟路由冗余协议)心跳数据不影响车载二层网络业务,通信TAU头尾切换时的业务数据对信号TAU的CBTC业务没有影响;验证了LTE综合承载网方案的可行性,为后续项目实施提供了可靠依据。     

城市轨道交通信号系统车载控制器冗余切换方案研究

车载控制器冗余热备是保证城市轨道交通信号系统可靠性的重要技术措施,主机和备机的选择和切换方案不同对设备性能有不同的影响。介绍了二乘二取二冗余和双机热备冗余中可采用的两种主、备机选择和切换方案,分析对比了两种方案的优缺点,以供选择方案时参考。     

城市轨道交通车载ATC控制系统冗余方式对比分析

车载ATC控制系统是信号系统的核心组成部分,由它自动计算并保证列车运行安全,实现列车自动驾驶。文章以宁波市轨道交通1号、3号线信号系统为例,重点介绍了车载ATC控制系统的冗余切换方式,并对2种切换方式进行比较,分析了各系统冗余切换方式的优缺点。     

TDCS车站分机双机热备系统设计

介绍了TDCS（列车调度指挥系统）车站分机双机热备系统的设计方案。该系统由2套独立供电电源PWR、2套网络处理控制器NPC、2套开关量采集板DIB和1块双机热备切换板STBY组成，实现了站场码位采集、串口通信、网络通信等的双机热备功能，提高了TDCS整体的可靠性和可维护性。     

城市轨道交通主用与备用车载控制器冗余切换方案研究

主用与备用车载控制器(VOBC)的冗余是保证城市轨道交通信号系统可用性的重要技术措施,而实现冗余的方案各不相同。分析了一种主用与备用VOBC冗余方案的切换过程、实现原理、实现电路、安全分析以及应用案例。该解决方案从市场需求出发,实现了VOBC所有设备包括外部设备等的完全冗余,解决了无扰切换等技术难题。     

冗余BTM天线最小安装距离研究

针对加载冗余车载设备时列车底部安装空间有限的问题,分别对冷备、热备冗余天线与应答器传输模块BTM天线间的最小安装距离进行研究。利用FEKO软件建立单个BTM天线、安装冷备冗余BTM天线、安装热备冗余BTM天线3种模型。研究冷备、热备冗余天线在不同安装距离条件时BTM天线的有效作用范围,找出冗余天线对BTM天线有效作用范围产生影响的临界点,即冷备、热备冗余BTM天线的最小安装距离。研究结果表明,冷备冗余天线的最小安装距离为1.12m,热备冗余天线的最小安装距离为3m。冗余BTM天线最小安装距离研究压缩了冗余车载设备在列车底部的占用空间,提高了其在机车上安装的灵活性。     

一种基于车载双天线的GSM-R冗余网络无缝切换方案

随着铁路现代化的发展,列车运行速度逐渐增加,由此导致列车在穿越GSM-R网络小区的过程中需要频繁地执行越区切换操作。由于GSM-R网络先断后连的硬切换方式必然造成切换过程中存在通信中断等问题,对行车造成一定的安全隐患。传统的切换优化方法仅针对单层网络中移动台越区切换过程进行改进,忽视了GSM-R系统现有的冗余网络配置特点。本文提出一种将GSM-R双层冗余网络中的不同基站组成一个为列车服务的虚拟小区,并采用车载双天线与虚拟小区进行协作通信的方案,以充分利用冗余网络配置特点,从而实现列车穿越小区过程中完成无缝切换操作。仿真结果表明:所提出的方案使切换中断率明显降低,为列车的安全运行提供了可靠保证。     

CBTC区域控制器切换场景的建模与验证

区域控制器(Zone Controller,ZC)通过与联锁系统(Computer Interlocking,CI)、车载控制器(Vehicle On Board Controller,VOBC)和列车自动监督系统(Automatic Train Supervision,ATS)等其他子系统信息交互来为列车计算移动授权,是基于通信的列车运行控制系统(Communication Based Train Control,CBTC)重要的地面安全设备。研究区域控制器的功能需求,构建满足边界切换实时性、安全性特点的模型有助于保证列车在线路上高效、安全的运行。在现有建模方式的基础上,采用统一建模语言(Unified Modeling Language,UML)和层次时间有色Petri网(Hierarchical Timed Colored Petri Net,HTCPN)相结合的方法对ZC边界切换场景下的区域控制器和车载子系统之间的信息交互过程进行分析。从车载VOBC状态变化的角度构建用于验证切换场景安全性的UML模型和HTCPN模型,并以CPN Tools作为仿真平台对其进行验证。根据CPN ...     

对利用AP数据库排除车载无线电台干扰的研究

介绍CBTC系统的数据通信网,根据CBTC系统骨干网的双网特性,为轨旁AP建立2个AP数据库,与列车车头和车尾的2套车载无线电台相对应.车载设备中设计一个车载无线电台管理模块,利用轨旁AP数据库排除非法的无线干扰,实现无线覆盖区域间的越区切换,保证切换的安全性和稳定性.     

CTCS-3级列控系统RBC切换过程分析

RBC根据轨道电路、联锁进路等信息生成行车许可,通过GSM-R无线通信系统传输给车载设备。受单套RBC控制能力限制,在相邻RBC控制范围的边界处必须实现对列车控制权的安全可靠切换。分别对车载设备采用2部或1部车载电台时的RBC切换过程进行了深入分析,并在详细分析RBC切换过程的基础上,用着色Petri网的支持工具CPNTools对该过程进行了形式化建模,对所建立的模型进行了仿真,对用自然语言描述的RBC切换过程进行了形式化表示和验证。     

CTCS-3级车载系统双系无扰动切换的可行性研究

为了增强CTCS-3级列车控制系统ATP车载设备的可靠性,在分析车载设备的外部接口与内部功能的基础上,结合时序状态机的相关理论分析,提出一种能够使得CTCS-3级列车控制系统ATP车载设备主备系无扰动切换的指导方法。针对该方法,结合相关功能点,进行分析,得出该方法的可行性,此研究成果对指导双系无扰动切换具有较大的实用价值。     

CBTC区域控制器若干技术研究

区域控制器是CBTC系统的核心设备,它根据列车和地面的动态信息,实时生成列车行车许可命令,并通过无线通信系统传输给车载子系统,保证其管辖内的所有列车的安全运行,并实现移动闭塞。在移动闭塞设计中,对列车位置的准确识别是移动授权分配的前提,是复杂运营场景的控制基础。在对区域控制器列车位置识别分析的基础上,展开分析列车出入段、跨区切换等复杂运营场景。     

基于多条件的无线接入点间快速切换方法研究

介绍了在城市轨道交通中车地无线通信系统的关键技术之一——车载STA(工作站)快速在轨旁AP(接入点)间切换。为了保证信号数据在车载系统和地面系统之间实时、可靠、安全地传输,车地通信系统必须具有很高的无线通信质量。而基于列车位置和信号强度的AP间快速切换方法则是达到此目的的重要方法之一,它通过布置在列车两端的车载STA与轨旁AP的快速交互,实现了高速移动下的车地数据传输。该方法优先采用列车传给车载STA的列车位置信息进行切换,同时考虑信号强度因素,并将基于信号强度的切换作为后备模式。经过与实际相仿的试验床测试,该方法可以明显提高切换的效率,并使无线数据的传输更加平稳。     

北京地铁14号线环控系统LK系列冗余可编程控制器应用

北京地铁14号线环境与设备监控系统采用LK冗余系列可编程控制器为核心的分布式I/O控制系统,主从控制器分别在车站两端,控制器之间通过双光纤自愈环相连,并采用Profibus-DP双网冗余作为主干网进行通信。通过对该车站所辖区间及车站九大系统设备进行模式和时间表控制、对设备用房和公共区的环控参数进行实时监测以及与火灾报警控制系统主机modbus通信和消防联动,保证地铁乘客乘车安全和地铁站内的环境适宜。同时,主从端可编程控制器皆采用"一主一备"的运行模式,两个可编程控制器之间通过底板实现数据的高速同步及主备控制器的切换,从而实现主系统出现故障时快速切换到备用系统上,保证环境与设备监控系统的稳定运行,提高系统抗干扰能力。     

车载计算机的研究与设计

车载计算机作为车辆微机控制中的重要环节,其自身安全性及可靠性至关重要。列车实际运行时,对于控制系统的可靠性与安全性有着严格要求。考虑到安全计算机高可靠性冗余容错的特点,研究设计列车车载冗余计算机时应着重研究拓展新的组成结构及工作原理。介绍了列车车载计算机运用场合;概述冗余技术之间比较、选择和应用,包括冗余模式、同步技术手段的设计和表决器的设计;提出硬件可靠性设计措施和软件设计思路与方法,探讨冗余容错的硬件实现技术方法及软件系统特点。     

城市轨道交通全自动运行系统列车蠕动模式设计与实现

FAO(全自动运行)系统在城市轨道交通新建线路中占比越来越高。FAO列车使用网络系统对列车的牵引/制动单元进行控制,以实现列车在区间安全运行及在站台的精确对标停车。在列车网络系统发生故障时,如TCMS(列车控制和管理系统)与CC(车载控制器)通信中断、TCMS严重故障、牵引网络通信故障及制动网络通信故障等情况下,列车无法正常进行牵引/制动控制,此时需要申请进入CAM(蠕动模式)。对CAM下列车牵引/制动级位的两种控制方式(0/1数字编码信号控制、PWM(脉宽调制)编码信号控制)在级位信息传输、功能实现、设备配置等方面进行了对比分析,认为0/1编码信号控制方式具有更强的适用性及经济性。     

车载控制器和列车管理系统接口监测系统设计

部分城市地铁车载设备由车载控制器（CC）和列车管理系统（TMS）组成.由于TMS常常显示CC通信状态误报警信息,给设备维护带来麻烦,容易延误设备维修时机.为此,提出一种监测地铁CC和TMS通信的监测系统,能实时监测并记录CC和TMS之间的通信信息,并且能够离线图形化解析监测数据,方便设备维护人员找出问题原因.该系统目前已成功应用,并取得了很好的效果.     

基于动态贝叶斯网络的CTCS3-300T列控车载系统运行可靠性及可用性评估

考虑运行过程、多状态性、动态失效及恢复机制等问题,基于动态贝叶斯网络对CTCS3-300T车载系统运行可靠性及可用性进行评估。在分析300T车载系统结构及可靠性框图的基础上,结合系统运行过程,实现动态贝叶斯网络的结构学习和参数学习。动态贝叶斯网络推理结果表明:300T车载系统具有高运行可靠度和可用度,系统失效后,能通过切换冗余开关迅速恢复系统功能;为提高系统可靠性和可用性,对系统功能模块的重要度顺序和导致系统失效的敏感性元件顺序进行了研究。研究结果表明:在系统运行阶段,对主系统和备系统进行定期切换,能有效提高运行可靠度;备用动车组可有效提高运行可用度。最后,通过中国铁路某集团有限公司300T车载系统现场维护数据验证本文分析结果的准确性和有效性。